Заново сконструированная оптическая система объектива EF 70-200 мм f/2.8L USM основана на конструкции его предшественника - к которой добавлен встроенный стабилизатор изображения. Эта новая система позволяет достичь эффекта стабилизации, соответствующего примерно 3 ступеням выдержки, тогда как в стабилизаторах предыдущих моделей объективов Canon IS эта величина составляла примерно 2 ступени.
По стабилизации изображения, более качественной, чем в предыдущих моделях, по высокому разрешению, высокой контрастности, пыле- и влагозащищенности этот объектив высшего класса оказывается далеко впереди как предыдущих моделей, так и конкурирующих моделей своего класса.
Внутренняя фокусировка в сочетании с кольцевым ультразвуковым приводом USM для бесшумной высокоскоростной автофокусировки более эффективна по сравнению с объективом EF 70-200 мм f/2.8L USM. Полностью ручная механическая фокусировка доступна постоянно, в том числе и без выхода из режима автофокусировки. Для удобства в работе объектив снабжен также широким кольцом фокусировки и кольцом зумирования.
При фокусировке передняя линза неподвижна, что очень удобно для применения некоторых типов фильтров, например, поляризационных. Четыре линзы UD со сверхнизкой дисперсией дают превосходную компенсацию остаточной хроматической аберрации, приводя к высокому качеству изображения во всем диапазоне зумирования. Объектив можно использовать с экстендерами Canon EF 1.4X II и EF 2X II без потери возможности автофокусировки и стабилизации на ряде высококлассных однообъективных зеркальных камер, таких как EOS 1V